PhotoFlow - Photoelektrochemische Redox-Flow-Batterien

Hintergrund

In diesem Verbundprojekt werden die Vorteile von Solarzelltechnologie und Redox-Flow Batterien in einer Photo-Redox-Flow Batterie (Photo-RFB, Abb. 1) kombiniert [1-3], um auf effiziente Weise elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen zu speichern. Hierzu werden wir direkt Sonnenlicht in elektrochemische Energie umwandeln, die dann in der Photo-RFB gespeichert wird. Darüber hinaus soll untersucht werden, inwiefern die entstandene Abwärme ökonomisch genutzt werden kann. Ausgehend von einem, zu etablierenden Referenzsystem, werden in diesem Projekt unterschiedliche Photoanodenmaterialien [4] entwickelt, charakterisiert und hinsichtlich neuartiger, wasserlöslicher, organischer Elektrolyte (Redox-Polymere) optimiert [5-7]. Leistungskenndaten, Wirkungsgrade und limitierende Faktoren sollen in diversen Studien für diese Technologie abgeleitet werden. Schlussendlich ist ein neuartiges, modulares Zelldesign einer Photo-RFB zu niedrigen Stückkosten unser Ziel.Abb. 1 – Schematische Darstellung einer direkt photoladbaren Redox-Flow Batteriezelle (Photo-RFB).

Projektbeschreibung

Das Projekt „PhotoFlow“ beschäftigt sich mit der Entwicklung einer direkt durch Licht aufladbaren Redox-Flow-Batterie. Die Nutzung des Sonnenlichts stellt hierbei einen entscheidenden Vorteil im Vergleich zu einer konventionellen Redox-Flow-Batterie dar, da keine separate Solarzelle mehr benötigt wird. So kann die Batterie mit Hilfe von Sonnenlicht autark betrieben werden. In dem Projekt werden unterschiedliche Photoelektroden getestet und in Feinabstimmung mit den entsprechenden Elektrolyten in Verbindung gebracht. Die Weiterentwicklung der Elektrolyten erfolgt hierbei bei den Projektpartnern JenaBatteries GmbH und Friedrich-Schiller-Universität Jena (Prof. Dr. U. S. Schubert). Die Volterion GmbH entwickelt ein skalierbares Zell- und Modulkonzept. Ziel des Projektes ist es außerdem, in Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern einen funktionsfähigen Demonstrator zu bauen.

[1] M. Yu, W. D. McCulloch, Z. Huang, B. B. Trang, J. Lu, K. Amine, Y. Wu, J. Mater. Chem. A, 0 (2016), 1 17.

[2] J. Azevedo, T. Seipp, J. Burfeind, C. Sousa, A. Bentien, J. P. Araújo, A. Mendes, Nano Energy, 22 (2016), 396 405.

[3] Z. Wei, D. Liu, C. Hsu, F. Liu, Electrochem. Commun., 45 (2014), 79 82.

[4] R. Marschall, Adv. Funct. Mater., 24 (2014), 2421 2440.

[5] B. Huskinson, M. P. Marshak, C. Suh, S. Er, M. R. Gerhardt, C. J. Galvin, X. Chen, A. Aspuru-Guzik, R. G. Gordon, M. J. Aziz, Nature, 505 (2014), 195 198.

[6] J. Winsberg, T. Hagemann, T. Janoschka, M. D. Hager, U. S. Schubert, Angew. Chem. Int. Ed., 56 (2017), 686 711.

[7] T. Janoschka, N. Martin, U. Martin, C. Friebe, S. Morgenstern, H. Hiller, M. D. Hager, U. S. Schubert, Nature, 527 (2015), 78 81.

Förderkennzeichen: 03ET6088A